@phdthesis{Gasparyan2020,
  author    = {Gasparyan, Artur},
  title     = {Quantifizierung pulmonaler Blutflussgeschwindigkeit durch SENCEFUL Magnetresonanztomographie mit bewegter Schichtselektion},
  doi       = {10.25972/OPUS-21569},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-215693},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen leiden unter schwerwiegender Symptomatik und bed{\"u}rfen regelm{\"a}ßiger Verlaufskontrollen der Therapie. Dabei sollte zum Schutz der Patienten sowohl auf kanzerogene, ionisierende Strahlung verzichtet als auch der Einsatz potenziell nebenwirkungsreicher Kontrastmittel vermieden werden. Die pulmonale Blutflussgeschwindigkeit im Parenchym stellt einen quantitativen, bildgebenden Biomarker dar, mit dessen Hilfe die Dynamik des Krankheitsgeschehens untersucht werden kann. In dieser Arbeit wurde eine neue Auswertungsmethode vorgestellt, die mit Hilfe kontrastmittelfreier Magnetresonanztomographie die Blutflussgeschwindigkeit im Lungenparenchym quantifizieren kann. Die auf diese Weise bestimmten Ergebnisse entsprechen den Angaben zur Lungenperfusion, wie sie in der Literatur zu finden sind.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Gutberlet2011,
  author    = {Gutberlet, Marcel},
  title     = {K-Raum-Symmetrie und dichtegewichtete Bildgebung: Optimierung der Magnet-Resonanz-Bildgebung hinsichtlich Signal-zu-Rauschverh{\"a}ltnis, Abbildungsqualit{\"a}t und Messzeit},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71834},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2011},
  abstract  = {Die Magnet-Resonanz (MR)-Bildgebung ist mit vielf{\"a}ltigen Anwendungen ein nicht mehr wegzudenkendes Instrument der klinischen Diagnostik geworden. Dennoch f{\"u}hrt die stark limitierte Messzeit h{\"a}ufig zu einer Einschr{\"a}nkung der erzielbaren r{\"a}umlichen Aufl{\"o}sung und Abdeckung, einer Beschr{\"a}nkung des Signal-zu-Rauschverh{\"a}ltnis (Signal-to-Noise Ratio) (SNR) sowie einer Signalkontamination durch benachbartes Gewebe. Bereits bestehende Methoden zur Reduktion der Akquisitionszeit sind die partielle Fourier (PF)-Bildgebung und die parallele Bildgebung (PPA). Diese unterscheiden sich zum einen im Schema zur Unterabtastung des k-Raums und zum anderen in der verwendeten Information zur Rekonstruktion der fehlenden k-Raum-Daten aufgrund der beschleunigten Akquisition. W{\"a}hrend in der PPA die unterschiedlichen Sensitivit{\"a}ten einer Mehrkanal-Empfangsspule zur Bildrekonstruktion verwendet werden, basiert die PF-Bildgebung auf der Annahme einer langsamen Variation der Bildphase. Im ersten Abschnitt dieser Arbeit wurde das Konzept der Virtuellen Spulendekonvolutions (Virtual Coil Deconvolution) (VIDE)-Technik vorgestellt, das das gleiche Schema der Unterabtastung des k-Raums wie die konventionelle PPA verwendet, aber anstelle der Spulensensitivit{\"a}t die Bildphase als zus{\"a}tzliche Information zur Herstellung der fehlenden Daten der beschleunigten Bildgebung verwendet. Zur Minimierung der Rekonstruktionsfehler und der Rauschverst{\"a}rkung in der VIDE-Technik wurde ein optimiertes Akquisitionsschema entwickelt. Die Kombination der PPA und PF-Bildgebung zur Beschleunigung der MR-Bildgebung wird durch das unterschiedliche Unterabtastschema erschwert. Wie Blaimer et al. in ihrer Arbeit gezeigt haben, kann das Prinzip der VIDE-Technik auf Mehrkanal-Spulen {\"u}bertragen werden, sodass mit dieser Methode die PPA und die PF-Bildgebung optimal vereint werden k{\"o}nnen. Dadurch kann die Rauschverst{\"a}rkung aufgrund der Spulengeometrie ohne zus{\"a}tzliche Messungen deutlich reduziert werden. Obwohl die Abtastung des k-Raums in der MR-Bildgebung sehr variabel gestaltet werden kann, wird bis heute nahezu ausschließlich die regelm{\"a}ßige k-Raum-Abtastung in der klinischen Bildgebung verwendet. Der Grund hierf{\"u}r liegt, neben der schnellen Rekonstruktion und der einfachen Gestaltung der Variation des Bild-Kontrasts, in der Robustheit gegen Artefakte. Allerdings f{\"u}hrt die regelm{\"a}ßige k-Raum-Abtastung zu einer hohen Signalkontamination. Die Optimierung der SRF durch nachtr{\"a}gliches Filtern f{\"u}hrt jedoch zu einem SNR-Verlust. Die dichtegewichtete (DW-) Bildgebung erm{\"o}glicht die Reduktion der Signal-Kontamination bei optimalem SNR, f{\"u}hrt aber zur einer Reduktion des effektiven Gesichtsfelds (FOV) oder einer Erh{\"o}hung der Messzeit. Letzteres kann durch eine Kombination der PPA und DW-Bildgebung umgangen werden. Der zweite Teil dieser Arbeit befasste sich mit neuen Aufnahme- und Rekonstruktionsstrategien f{\"u}r die DW-Bildgebung, die eine Erh{\"o}hung des FOVs auch ohne Einsatz der PPA erlauben. Durch eine Limitierung der minimalen k-Raum-Abtastdichte konnte durch eine geringf{\"u}gige Reduktion des SNR-Vorteils der DW-Bildgebung gegen{\"u}ber der kartesischen, gefilterten Bildgebung eine deutliche Verringerung der Artefakte aufgrund der Unterabtastung in der DW-Bildgebung erreicht werden. Eine asymmetrische Abtastung kann unter der Voraussetzung einer homogenen Bildphase das Aliasing zus{\"a}tzlich reduzieren. Durch die Rekonstruktion der DW-Daten mit der Virtuelle Spulendekonvolution f{\"u}r die effektive DW-Bildgebung (VIDED)-Bildgebung konnten die Artefakte aufgrund der Unterabtastung eliminiert werden. In der 3d-Bildgebung konnte durch Anwendung der modifizierten DW-Bildgebung eine Steigerung des FOVs in Schichtrichtung ohne Messzeitverl{\"a}ngerung erreicht werden. Die nicht-kartesische k-Raum-Abtastung f{\"u}hrt im Fall einer Unterabtastung zu deutlich geringeren, inkoh{\"a}renten Aliasingartefakten im Vergleich zur kartesischen Abtastung. Durch ein alternierendes DW-Abtastschema wurde eine an die in der MR-Mammografie verwendete Spulengeometrie angepasste k-Raum-Abtastung entwickelt, das bei gleicher Messzeit die r{\"a}umliche Aufl{\"o}sung, das SNR und das FOV erh{\"o}ht. Im dritten Teil dieser Arbeit wurde die Verallgemeinerung der DW-Bildgebung auf signalgewichtete Sequenzen, d.h. Sequenzen mit Magnetisierungspr{\"a}paration (Inversion Recovery (IR), Saturation Recovery (SR)) sowie Sequenzen mit einer Relaxation w{\"a}hrend der Datenaufnahme (Multi-Gradienten-Echo, Multi-Spin-Echo) vorgestellt, was eine Steigerung der Bildqualit{\"a}t bei optimalem SNR erlaubt. Die Methode wurde auf die SR-Sequenz angewendet und deren praktischer Nutzen wurde in der Herz-Perfusions-Bildgebung gezeigt. Durch die Verwendung der in dieser Arbeit vorgestellten Technik konnte eine Reduktion der Kontamination bei einem SNR-Gewinn von 16\% im Vergleich zur konventionellen, kartesischen Abtastung bei gleicher Messzeit erreicht werden.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kleineisel2024,
  author    = {Kleineisel, Jonas},
  title     = {Variational networks in magnetic resonance imaging - Application to spiral cardiac MRI and investigations on image quality},
  doi       = {10.25972/OPUS-34737},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-347370},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2024},
  abstract  = {Acceleration is a central aim of clinical and technical research in magnetic resonance imaging (MRI) today, with the potential to increase robustness, accessibility and patient comfort, reduce cost, and enable entirely new kinds of examinations. A key component in this endeavor is image reconstruction, as most modern approaches build on advanced signal and image processing. Here, deep learning (DL)-based methods have recently shown considerable potential, with numerous publications demonstrating benefits for MRI reconstruction. However, these methods often come at the cost of an increased risk for subtle yet critical errors. Therefore, the aim of this thesis is to advance DL-based MRI reconstruction, while ensuring high quality and fidelity with measured data. A network architecture specifically suited for this purpose is the variational network (VN). To investigate the benefits these can bring to non-Cartesian cardiac imaging, the first part presents an application of VNs, which were specifically adapted to the reconstruction of accelerated spiral acquisitions. The proposed method is compared to a segmented exam, a U-Net and a compressed sensing (CS) model using qualitative and quantitative measures. While the U-Net performed poorly, the VN as well as the CS reconstruction showed good output quality. In functional cardiac imaging, the proposed real-time method with VN reconstruction substantially accelerates examinations over the gold-standard, from over 10 to just 1 minute. Clinical parameters agreed on average. Generally in MRI reconstruction, the assessment of image quality is complex, in particular for modern non-linear methods. Therefore, advanced techniques for precise evaluation of quality were subsequently demonstrated. With two distinct methods, resolution and amplification or suppression of noise are quantified locally in each pixel of a reconstruction. Using these, local maps of resolution and noise in parallel imaging (GRAPPA), CS, U-Net and VN reconstructions were determined for MR images of the brain. In the tested images, GRAPPA delivers uniform and ideal resolution, but amplifies noise noticeably. The other methods adapt their behavior to image structure, where different levels of local blurring were observed at edges compared to homogeneous areas, and noise was suppressed except at edges. Overall, VNs were found to combine a number of advantageous properties, including a good trade-off between resolution and noise, fast reconstruction times, and high overall image quality and fidelity of the produced output. Therefore, this network architecture seems highly promising for MRI reconstruction.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kraus2017,
  author    = {Kraus, Philip},
  title     = {Verbesserung von Echoplanarer Bildgebung durch Phasenkorrektur},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-154462},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2017},
  abstract  = {Die Arbeit liefert eine {\"U}bersicht zu m{\"o}glichen Korrekturen dynamischer Off-Resonanzen in dichtegewichteten und kartesischen echoplanaren funktionellen MRT Sequenzen.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Kunz2021,
  author    = {Kunz, Julian},
  title     = {Wertigkeit der Absoluten Quantitativen Perfusionsauswertung nach Myokardinfarkt im Akutstadium und im Langzeitverlauf mittels Magnetresonanztomographie},
  doi       = {10.25972/OPUS-22095},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-220952},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Es wurden Perfusionsmessungen mittels MRT an Infarktpatienten im Akutstadium und im Langzeitverlauf durchgef{\"u}hrt und quantitativ mittels einem Sektormodell ausgewertet. Hierbei zeigte sich, dass sich die Perfusionswerte im Infarktareal und gesunden Myokard nicht signifikant unterschieden und dass sich diese auch im Jahresverlauf nicht signifikant {\"a}nderten. Es ergab sich auch keine signifikante Korrelation zwischen der Gr{\"o}ße des Infarkareales und den gemessenen Perfusionswerten.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Portmann2023,
  author    = {Portmann, Johannes},
  title     = {Accelerated inversion recovery MRI of the myocardium using spiral acquisition},
  doi       = {10.25972/OPUS-30282},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-302822},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {This work deals with the acceleration of cardiovascular MRI for the assessment of functional information in steady-state contrast and for viability assessment during the inversion recovery of the magnetization. Two approaches are introduced and discussed in detail. MOCO-MAP uses an exponential model to recover dynamic image data, IR-CRISPI, with its low-rank plus sparse reconstruction, is related to compressed sensing. MOCO-MAP is a successor to model-based acceleration of parametermapping (MAP) for the application in the myocardial region. To this end, it was augmented with a motion correction (MOCO) step to allow exponential fitting the signal of a still object in temporal direction. Iteratively, this introduction of prior physical knowledge together with the enforcement of consistency with the measured data can be used to reconstruct an image series from distinctly shorter sampling time than the standard exam (< 3 s opposed to about 10 s). Results show feasibility of the method as well as detectability of delayed enhancement in the myocardium, but also significant discrepancies when imaging cardiac function and artifacts caused already by minor inaccuracy of the motion correction. IR-CRISPI was developed from CRISPI, which is a real-time protocol specifically designed for functional evaluation of image data in steady-state contrast. With a reconstruction based on the separate calculation of low-rank and sparse part, it employs a softer constraint than the strict exponential model, which was possible due to sufficient temporal sampling density via spiral acquisition. The low-rank plus sparse reconstruction is fit for the use on dynamic and on inversion recovery data. Thus, motion correction is rendered unnecessary with it. IR-CRISPI was equipped with noise suppression via spatial wavelet filtering. A study comprising 10 patients with cardiac disease show medical applicability. A comparison with performed traditional reference exams offer insight into diagnostic benefits. Especially regarding patients with difficulty to hold their breath, the real-time manner of the IR-CRISPI acquisition provides a valuable alternative and an increase in robustness. In conclusion, especially with IR-CRISPI in free breathing, a major acceleration of the cardiovascular MR exam could be realized. In an acquisition of less than 100 s, it not only includes the information of two traditional protocols (cine and LGE), which take up more than 9.6 min, but also allows adjustment of TI in retrospect and yields lower artifact level with similar image quality.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zeller2013,
  author    = {Zeller, Mario},
  title     = {Dichtegewichtete Magnetresonanz-Bildgebung mit Multi-Echo-Sequenzen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-84142},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Das Signal-zu-Rausch-Verh{\"a}ltnis (SNR) stellt bei modernen Bildgebungstechniken in der Magnetresonanz-Tomographie heutzutage oftmals die entscheidende Limitation dar. Eine Verbesserung durch Modifikation der Hardware ist kostspielig und f{\"u}hrt meistens zu einer Verst{\"a}rkung anderer Probleme, wie zum Beispiel erh{\"o}hte Energiedeposition ins Gewebe. Im Gegensatz dazu ist Dichtegewichtung eine Methode, die eine SNR-Erh{\"o}hung durch Modifikation der Aufnahmetechnik erm{\"o}glicht. In der MR-Bildgebung erfolgt oftmals eine retrospektive Filterung des aufgenommenen Signalverlaufs, beispielsweise zur Artefaktreduktion. Damit einhergehend findet eine Ver{\"a}nderung der Modulationstransferfunktion (MTF) bzw. ihrer Fouriertransformierten, der r{\"a}umlichen Antwortfunktion (SRF), statt. Optimales SNR wird nach dem Matched Filter-Theorem erzielt, wenn die nachtr{\"a}gliche Filterung dem aufgenommenen Signalverlauf proportional ist. Dies steht dem Ziel der Artefaktreduktion entgegen. Bei Dichtegewichtung steht durch nicht-kartesische Abtastung des k-Raums mit der k-Raum-Dichte ein zus{\"a}tzlicher Freiheitsgrad zur Verf{\"u}gung. Dieser erm{\"o}glicht es, im Falle eines konstanten Signalverlaufs eine gew{\"u}nschte MTF ohne Filterung zu erreichen. Bei ver{\"a}nderlichem Signalverlauf kann ein SNR Matched Filter angewendet werden, dessen negative Einfl{\"u}sse auf die MTF durch Dichtegewichtung kompensiert werden. Somit erm{\"o}glicht Dichtegewichtung eine vorgegebene MTF und gleichzeitig ein optimales SNR. In der vorliegenden Arbeit wurde Dichtegewichtung erstmals bei den schnellen Multi-Echo-Sequenzen Turbo-Spin-Echo und Echoplanar-Bildgebung (EPI) angewendet. Im Gegensatz zu bisherigen Implementierungen muss hier der Signalabfall durch T2- bzw. T2*-Relaxation ber{\"u}cksichtigt werden. Dies f{\"u}hrt dazu, dass eine prospektiv berechnete dichtegewichtete Verteilung nur bei einer Relaxationszeit optimal ist. Bei Geweben mit abweichenden Relaxationszeiten k{\"o}nnen sich wie auch bei den kartesischen Varianten dieser Sequenzen {\"A}nderungen an SRF und SNR ergeben. Bei dichtegewichteter Turbo-Spin-Echo-Bildgebung des Gehirns konnte mit den gew{\"a}hlten Sequenzparametern ein SNR-Vorteil von 43 \% gegen{\"u}ber der kartesischen Variante erzielt werden. Die Akquisition wurde dabei auf die T2-Relaxationszeit von weißer Substanz optimiert. Da die meisten Gewebe im Gehirn eine {\"a}hnliche Relaxationszeit aufweisen, blieb der visuelle Gesamteindruck identisch zur kartesischen Bildgebung. Der SNR-Gewinn konnte in der dichtegewichteten Implementierung zur Messzeithalbierung genutzt werden. Dichtegewichtete EPI weist eine hohe Anf{\"a}lligkeit f{\"u}r geometrische Verzerrungen, welche durch Inhomogenit{\"a}ten des Hauptmagnetfeldes verursacht werden, auf. Die Verzerrungen konnten erfolgreich mit einer Conjugate Phase-Methode korrigiert werden. Dazu muss die r{\"a}umliche Verteilung der Feldinhomogenit{\"a}ten bekannt sein. Dazu ist zus{\"a}tzlich zur eigentlichen EPI-Aufnahme die zeitaufwendige Aufnahme einer sogenannten Fieldmap erforderlich. Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine Methode entwickelt werden, welche die zur Erlangung einer Fieldmap notwendige Aufnahmedauer auf wenige Sekunden reduziert. Bei dieser Art der Fieldmap-Aufnahme m{\"u}ssen jedoch durch Atmung hervorgerufene Effekte auf die Bildphase ber{\"u}cksichtigt werden. Die Fieldmap-Genauigkeit kann durch Aufnahme unter Atempause, Mittelung oder retrospektiver Phasenkorrektur erh{\"o}ht werden. F{\"u}r die gew{\"a}hlten EPI-Sequenzparameter wurde mit Dichtegewichtung gegen{\"u}ber der kartesischen Variante ein SNR-Gewinn von 14 \% erzielt. Anhand einer funktionellen MRT (fMRI)-Fingertapping-Studie konnte demonstriert werden, dass die SNR-Steigerung auch zu einer signifikant erh{\"o}hten Aktivierungsdetektion in Teilen der Hirnareale f{\"u}hrt, die bei der Fingerbewegung involviert sind. Die Verwendung von zus{\"a}tzlicher EPI-Phasenkorrektur und iterativer Optimierung der dichtegewichteten k-Raum-Abtastung f{\"u}hrt zu weiteren Verbesserungen der dichtegewichteten Bildgebung mit Multi-Echo-Sequenzen.},
  subject      = {Kernspintomografie},
  language  = {de}
}